环锚无粘结预应力混凝土衬砌隧洞在线监测及安全评价研究

摘要

水工隧洞是水利水电工程中最常见的引水建筑物,主要用于泄洪、引水发电、输水灌溉、排泄水库泥沙、导流等。环锚无粘结预应力混凝土衬砌结构近年来作为一种新型结构被逐渐应用于水工隧洞中。它是一种能充分发挥预应力结构特性的新型结构形式,主要适用于压力水头较高、围岩厚度较薄或围岩地质条件较差、衬砌开裂后可能导致重大事故的水工隧洞工程。目前我国已有多个大型水利工程采用这种衬砌结构形式,如清江隔河岩水电站引水发电隧洞、天生桥引水发电隧洞、南水北调工程穿黄隧洞、小浪底工程排沙洞和辽宁大伙房水库引水工程的输水隧洞等。与其他水工隧洞结构形式相比,环锚无粘结预应力混凝土衬砌隧洞具有许多突出优点。但作为一种新型结构形式,他的安全性及可靠性问题是制约其得以普遍应用的关键。
　　本文基于我国首例采用无粘结预应力混凝土衬砌的水工隧洞——小浪底排沙洞工程,对于工程自1999年6月投入运行以来至今十几年的大量监测数据进行分析。获得了针对此类结构监测断面的布置方法、监测数据的分析方法以及各监测仪器受不同因素影响的影响因子。由此确定了环锚无粘结预应力混凝土衬砌隧洞在运行期的运行状态及结构可靠性的安全评价方法,得出了衬砌结构的安全预警值。通过以上分析也同时表明:经过十几年的运行,在各种未知环境作用下,小浪底环锚无粘结预应力混凝土衬砌隧洞并未发生开裂、渗漏、钢绞线断裂或松弛等影响其可靠性的安全隐患,衬砌混凝土绝大部分处于受压状态。环锚无粘结预应力混凝土衬砌结构安全可靠。同时以小浪底实际工程作为实例进行安全评价分析研究,既能对安全评价方法的研究成果进行验证,也可以对今后类似工程的安全监测仪器布置作出指导,对环锚无粘结预应力混凝土衬砌结构的安全评价实施提供明确的步奏参考和数据资料。

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第一章 绪 论

1.1课题研究的背景及意义

1.2水工建筑物安全评价方法研究进展

1.3本文的研究内容及工作

2.1 引言

2.2 水工建筑物的安全评价过程

2.3 定性安全评价方法

2.4定量安全评价方法

2.5 半定性半定量安全评价方法

2.6 安全评价基本方法理论

第三章 环锚预应力混凝土衬砌隧洞在我国的应用及安全监测

3.1引言

3.2隔河岩水电站引水洞

3.3小浪底排沙洞工程

3.4天生桥水电站引水发电隧洞

3.5南水北调穿黄隧洞

3.6辽宁大伙房水库输水工程

3.7本章小结

第四章 环锚无粘结预应力混凝土衬砌的三项指标安全评价分析

4.1引言

4.2锚索测力计安全评价分析

4.3渗压计安全评价分析

4.4预应力混凝土应力状态安全评价分析

4.5基于分析结果的隧洞安全预警

4.6本章小结

第五章 研究总结与展望

5.1研究总结

5.2课题展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢